Hệ dẫn thuốc nano tự nhũ hóa: Giải pháp bào chế tiên tiến

Hình vẽ cây cỏ sữa Silybum marianum, loài cây có hoạt chất Silymarin, từ bộ sưu tập thực vật của Bảo tàng Lịch sử tự nhiên London.

Nâng cao sinh khả dụng của thuốc có ý nghĩa lớn trong việc tăng hiệu quả điều trị, giảm liều và giảm tác dụng không mong muốn của thuốc. Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu nhằm cải thiện sinh khả dụng cho các thuốc có bản chất hóa dược, ví dụ như sử dụng đồng dung môi để tăng độ tan cho acetaminophen, tạo phức lồng với cyclodextrin để tăng độ tan của itraconazol trong trong thuốc tiêm (Sporanox®, Janssen); giảm kích thước tiểu phân tới cỡ nano để cải thiện độ tan qua đó giảm liều sử dụng cho fenofibrate (Lipanthyl®, Pfizer); hoặc sử dụng hệ mang có cấu trúc lipid để tăng hấp thu của cyclosporine A (Neoral®, Novartis). Tuy nhiên, các nghiên cứu nhằm cải thiện sinh khả dụng và tác dụng dược lý cho thuốc dược liệu còn chưa được chú trọng, đặc biệt trên các thuốc dược liệu của Việt Nam. 

Nâng cao tính sinh khả dụng cho hoạt chất silymarin

Do đó, chúng tôi đã lựa chọn silymarin làm chất mô hình nghiên cứu vì đây là hoạt chất được sử dụng với tần số rất lớn ở Việt Nam với chỉ định chính là bảo vệ gan, chống oxi hóa, chống ung thư, bảo vệ tim mạch. Biệt dược gốc chứa silymarin có tên là Legalon do công ty Meda (Đức) phát minh sau nhiều thập kỷ nghiên cứu chuyên sâu. Silymarin (SIL) là flavonoid chiết xuất từ cây cỏ sữa Silybum marianum nên mang đặc điểm chung của các dẫn chất flavon và flavonol như có độ tan trong nước thấp (0,04 mg/ml), khả năng thấm kém, chuyển hóa qua gan rất nhiều, thải trừ nhanh, tính thấm không cao dẫn tới sinh khả dụng (0,73 %) và tác dụng dược lý cũng hạn chế. Nếu không có biện pháp hữu hiệu để nâng cao sinh khả dụng thì tác dụng dược lý của SIL khó được thể hiện rõ ràng. 

Biện pháp thông thường để cải thiện tác dụng dược lý là tăng liều sử dụng nhưng như vậy sẽ đi liền với các tác dụng không mong muốn. Do đó, việc áp dụng các biện pháp bào chế hiện đại để cải thiện sinh khả dụng thông qua cải thiện hòa tan hoặc tính thấm cho dược chất là phù hợp. Rất nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về cải thiện sinh khả dụng đã được công bố như sử dụng hệ phân tán rắn, bào chế  dạng phức hợp của SIL với β-cyclodextrin.  Mặc dù hiệu quả cải thiện hòa tan silymarin của hệ phân tán rắn và phức hợp với cyclodextrin cao, nhưng hiệu quả cải thiện tính thấm không cao. 

Xuất phát từ thực tế trên, nhóm nghiên cứu đã định hướng giải quyết hai mục tiêu lớn là phát triển thành công một hệ mang thuốc tiên tiến giúp cải thiện sinh khả dụng tốt hơn các biện pháp đã được công bố trên các tạp chí uy tín; ứng dụng công nghệ bào chế tiên tiến trên vào việc phát triển một sản phẩm thực tế chứa silymarin tại Việt Nam, giúp mang lại hiệu quả điều trị vượt trội với chi phí hợp lý.


Hình ảnh silymarin và các polymer khác trong các chu kỳ lưu trữ khác nhau.

Chúng tôi đã đi sâu tìm hiểu một giải pháp bào chế tiên tiến được quan tâm nghiên cứu gần đây là hệ nano tự nhũ hóa (self-nanoemulsifying drug delivery systems, SNEDDS). Ưu thế nổi trội của công nghệ nano mang thuốc so với hệ mang thuốc truyền thống nằm ở kích thước nhỏ và diện tích bề mặt tiếp xúc với biểu mô đường tiêu hóa lớn sẽ giúp hệ nano tự nhũ hóa có khả năng cải thiện hiệu quả tính thấm, độ hòa tan của dược chất. Thực tế, một vài nhóm nghiên cứu trên thế giới đã áp dụng công nghệ bào chế này với silymarin. Tuy nhiên, hệ SNEDDS có nhược điểm lớn là nguy cơ dược chất bị kết tủa và tách ra khỏi nano nhũ tương trong quá trình pha loãng với nước hoặc dịch tiêu hóa. Để hạn chế hiện tượng này, có thể kết hợp thêm các chất ức chế tái kết tinh dạng polyme thân nước vào trong công thức SNEDDS để duy trì trạng thái siêu bão hòa của dược chất và hệ thu được gọi là hệ nano tự nhũ hóa siêu bão hòa (Supersaturatable self-nanoemulsifying drug delivery systems, S-SNEDDS). Tuy nhiên các nghiên cứu về hệ S-SNEDDS hiện còn rất hạn chế, đặc biệt cơ sở lựa chọn polyme ức chế tái kết tinh chưa được nghiên cứu một cách bài bản. 

Như vậy bài toán đặt ra với chúng tôi là làm sao có thể đưa ra được một giải pháp bào chế hiệu quả vừa đáp ứng được yêu cầu về tính mới trong học thuật lại vừa có thể linh hoạt điều chỉnh để áp dụng thành công vào thực tế sản xuất thuốc tại Việt Nam. 

Chúng tôi đã phát triển hệ S-SNEDDS trên cơ sở xây dựng được hai phương pháp mới để sàng lọc hiệu quả polyme ức chế tái kết tinh qua hai phương pháp chưa từng được áp dụng trong thiết kế nghiên cứu hệ SNEDDS, trong đó có phương pháp tráng phim để quan sát ảnh hưởng của polyme tới SIL ở trạng thái rắn và chuyển dung môi để đánh giá ảnh hưởng polyme tới SIL ở trạng thái lỏng. Kết hợp với các công cụ phân tích hiện đại khác như phổ hồng ngoại (FTIR), cộng hưởng từ hạt nhân proton (H1-NMR), phổ nhiễu xạ tia X (X-ray) và đo kích thước tiểu phân nano bằng tán xạ ánh sáng động, nhóm nghiên cứu lần đầu tiên đã sàng lọc được (Poloxamer 407) và chỉ ra được cơ chế tác động của polyme ức chế kết tinh tới số phận của SIL. 

Để kiểm chứng hiệu quả của hệ S-SNEDDS, sinh khả dụng và tác dụng dược lý của S-SNEDDS được so sánh với sản phẩm đối chiếu Legalon® (Meda, Đức) trên động vật thực nghiệm. Kết quả phân tích nồng độ silybin trong huyết tương bằng sắc ký khối phổ 2 lần (LC-MS/MS) cho thấy hệ S-SNEDDS cải thiện mạnh mẽ sinh khả dụng so với biệt dược gốc (tăng 760%). Hoạt tính bảo vệ gan của S-SNEDDS trên chuột gây tổn thương gan thực nghiệm bằng CCl4 (căn cứ vào nồng độ men gan ALT, AST, hoạt tính glutathione và superoxide dismutase) cũng vượt trội so với sản phẩm thương mại ở tất cả các mức liều khảo sát tính theo silybin tương ứng 10, 25 và 50mg / kg. 

Những kết quả đạt được từ nghiên cứu này đã được công bố trên International Journal of Pharmaceutics, một trong những tạp chí uy tín nhất trong lĩnh vực bào chế thuốc (SCI, Q1, IF 4,213). Ý nghĩa mà nghiên cứu mang lại là triển vọng phát triển một sản phẩm mới giúp tăng cường hiệu quả của silymarin trong khi có thể giảm liều điều trị và giảm tác dụng không mong muốn. Giải pháp mà chúng tôi có được cũng là tiền đề để mở ra thêm một phương án tiếp cận mới nhằm nâng cao hiệu quả điều trị cho các dược chất có sinh khả dụng thấp như các thuốc kháng virus, kháng nấm. 

Chuyển giao công nghệ cho công ty dược phẩm

TS. Nguyễn Thạch Tùng và sinh viên tại trường ĐH Dược Hà Nội.

Để ứng dụng vào thực tế sản xuất, ngay từ đầu nhóm nghiên cứu đã hướng tới thiết kế viên nang mềm chứa hệ nano tự nhũ hóa có các đặc điểm như công thức bào chế và nguyên vật liệu sản xuất hợp lý, quy trình bào chế đơn giản, dễ nâng cấp và có tính khả thi để đăng ký thành sản phẩm thuốc. 

Sau nhiều thời gian tối ưu hóa giải pháp, chúng tôi đã có được công thức bào chế viên nang mềm chứa SNEDDS gồm hai phần chính là công thức dịch nhân và công thức lớp vỏ. Thành phần cho dịch nhân được tối ưu gồm có dầu, diện hoạt, đồng dung môi là những nguyên liệu có sẵn ở Việt Nam sẽ đảm bảo tính khả thi để sản xuất. Bên cạnh đó công thức lớp vỏ nang mềm gelatin cũng được nhóm nghiên cứu xây dựng và đánh giá tính tương hợp với lớp dịch nhân. Các thành phần ức chế hiện tượng liên kết chéo (crosslinking) giữa dịch nhân và lớp vỏ đã được nghiên cứu kỹ lưỡng để giúp cho viên nang mềm chứa SNEDDS ổn định khi lưu hành. Do đây là nghiên cứu ứng dụng nên nhóm nghiên cứu không công bố chính thức phần này, nhưng đây là một trong số rất ít các nghiên cứu về viên nang mềm chứa SNEDDS. Nghiên cứu có ý nghĩa trọng yếu, quyết định thành công của việc ứng dụng hệ nano tự nhũ hóa vào thực tế. 

Nét đặc biệt là quy trình bào chế hệ SNEDDS chỉ gồm giai đoạn cân, khuấy trộn hòa tan trước khi đóng nang mềm bằng phương pháp ép khuôn nên việc nâng cấp chuyển giao vào thực tế sản xuất rất thuận lợi và dễ dàng. Độ ổn định hóa lý của SNEDDS được đảm bảo do cân bằng năng lượng pha được duy trì từ bước lựa chọn loại dầu, diện hoạt, đồng diện hoạt và xác định tỉ lệ các tá dược này trong khâu xây dựng giản đồ pha. Thành công bước đầu của nghiên cứu là đã sản xuất thử nghiệm ở quy mô 5.000 viên nang mềm SNEDDS trên máy công nghiệp. Đây là tiền đề để cho bước nghiên cứu tiếp theo. 

Trước khi được chính thức đưa vào sản xuất công nghiệp, nhóm nghiên cứu đã gửi hồ sơ công bố sản phẩm tới Cục An toàn thực phẩm, Bộ Y tế. Viên nang mềm đã được chấp nhận với số đăng ký là 7946/2019/ĐKSP. Đây có thể coi thành công bước đầu trong việc kết hợp kết quả nghiên cứu cơ bản trong ứng dụng vào thực tế. Bước nghiên cứu xa hơn có thể sẽ là nghiên cứu lâm sàng trên người với nguồn kinh phí rất lớn trước khi chính thức được coi là một loại thuốc mới của Việt Nam. 

Bằng việc chuyển giao thành công kỹ thuật bào chế này cho một công ty dược phẩm uy tín trong nước, công trình đã góp phần đem ứng dụng khoa học công nghệ cao vào phục vụ công tác chăm sóc sức khỏe của cộng đồng. Đây sẽ là tiền đề cho các hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm gắn kết học thuật – thực tiễn hướng tới cộng đồng. □